Energetická účinnost... v Europa-parku prostřednictvím regulace větrání Edgar Mayer Product Manager CentraLine c/o Honeywell GmbH 09 I 2008 Více než 100 atrakcí a četných show na ploše přibližně 85 hektarů Europa-park Rust, největší zábavní a rodinný park v Německu, stanoví měřítka: Jak s ohledem na velikost a atraktivitu, tak také co se týká energetické účinnosti. K tomuto účelu používá technické vedení parku nejenom tepelná čerpadla a solární zařízení, nýbrž také inteligentní regulační techniku. Tak také v 4D kině Magic-Cinema, které diváky zavede do nové dimenze. Regulátory CentraLine řídí komplexní větrací zařízení s takovou energetickou účinností, že mohla být podstatně snížena spotřeba energie. Svou výhledovou úvahou s ohledem na vývoj spotřeby energie reaguje management Europa-parku na vzrůstající znečistění životního prostředí a stoupající ceny energie. Europa-park Od otevření v létě 1975 park navštívilo více než 74 milionů lidí. S více než čtyřmi miliony návštěvníků v minulém roce je Europa-park celosvětově nejnavštěvovanějším sezonním parkem, který je s odstupem největším zábavním parkem v Německu a po Kolínském dómu nejvíce navštěvovaným turistickým cílem Německa. Zábavní park je rodinný podnik, do kterého již rodina Mack investovala více než 500 milionů Eur a který v hlavní sezonu zaměstnává až 3500 zaměstnanců. Zhruba 100 atrakcí a mezinárodních show zaručuje legraci a zábavu pro celou rodinu. Europa-park již dávno není jenom klasickým zábavním parkem: je renomovanou adresou a oblíbeným
místem pro události a televizní produkce. Zásluhou 4 čtyřhvězdičkových hotelů je park kromě toho oblíbeným cílem krátké dovolené pro hosty z celé Evropy. Obrázek 1: Europa-park v Rustu je nejnavštěvovanějším zábavním parkem v Německu 4D kino Počínaje rokem 2004 patří také Magic Cinema 4D k atrakcím parku. Kino přivítá návštěvníky ve čtyřdimenzionálním světě: v dimenzích vidění, poslechu, pocitu a pochopení. Film Panda Vision, kooperace s World Wide Fund for Nature (WWF Německo) celosvětově největší nezávislá ekologická organizace zavede diváky do světa zvířat a nechá je pocítit přírodu všemi smysly. Lovit ryby, plavat s želvami a dotýkat se hadů obklopené působivým soundsystémem a obrovským promítacím plátnem 19 x 9 metrů. Neočekávané 3D efekty upoutávají pohled, čich vnímá rozličné vůně, pokožka cítí čerstvý vítr nebo je zahalená cáry mlhy. O zvláštní vzrušení se postará takzvaný Bodyshaker, který nechá sedadla během filmu vibrovat. Celkem vzato - kino pro všechny smysly. Obrázek 2: 4D kino v Europa-parku v Rustu není jenom trojdimenzionální
4D představení běží ráno od 10:00 hodin až do ukončení provozní doby parku a trvají vždy 15 minut. Mezi jednotlivými promítáními je přestávka rovněž 15 minut. Od 20:00 do 24:00 hodin se několikrát do týdne promítají konvenční 2D technikou aktuální filmy, které jsou podporovány 4D technikou kina: Tak se například při zemětřesení neočekávaně kymácejí sedadla. 4D technika přitom klade na větrací zařízení kina velký požadavek: Během provozu 4D kina bude podle filmové scény ze stropu rozprašována příslušná vůně. Při scénách pod vodou se tak například rozprašuje malé množství vůně mořské vody nebo při scénách z pralesa vůně čerstvé trávy. Aby se příslušná vůně nesmíchala s následující, musí se znovu rychle odsát. Protože diváci následujících promítání nemají podle zbývající vůně tušit, co by je mohlo očekávat. Také z tohoto důvodu běží z regulačně technického pohledu provoz kina ve třech provozních režimech: 1. 4D představení v rámci atrakcí v Europa-parku, 2. přestávky mezi 4D jednotkami a promítáními aktuálních kinofilmů a 3. noční provoz. Obrázek 3: Ve 4D kině se promítají také aktuální kinofilmy Pro energeticky účinnou regulaci větrání používá Europa-park regulační techniku CentraLine. Tato technika přidělí každému provoznímu režimu vlastní regulační program, který rozdílné komponety optimálně vzájemně přizpůsobí.
Komponenty větracího zařízení Obrázek 4: Schématické zobrazení větracího zařízení 4D kina v Europa-parku Rust Jak je ukázáno na obrázku 4, zařízení se skládá z klapek směšování vzduchu (1), přímo vytápěného ohřívače vzduchu (2) ve větracím kanálu, ohřívajícího vzduch pomocí výměníku tepla vzduch-vzduch. Ohřívač vzduchu lze spustit pouze tehdy, je-li uvolněn hlídačem proudění vzduchu. Hořák je navíc jištěn bezpečnostním omezovačem teploty a bezpečnostním hlídačem teploty. Ke chlazení se používá pětistupňový přímý výparník (3). Jak ohřívač vzduchu, tak také přímý výparník reagují velmi rychle na signály regulátoru a podstatně tím přispívají ke zvýšení komfortu v kinosále. Otáčky foukacích (4) a sacích ventilátorů (5) se regulují měniči kmitočtu (6). Otáčky se přitom změní podle regulační odchylky od teploty místnosti. V komfortním rozsahu, když je regulační odchylka malá, běží zařízení s minimálními otáčkami. Při větší regulační odchylce, jak v provozu vytápění, tak také v provozu chlazení, se otáčky ventilátorů zvýší až na maximální otáčky. Regulační technika Použitá regulační technika CentraLine optimálně vyčerpává ve všech provozních režimech větracího zařízení všechny disponibilní potenciály úspor. Ve 4D provozu obdrží regulace po rozprášení vůní signál od zařízení kina a přepne pro zbytek promítání z provozu směšování vzduchu na 100% podíl venkovního vzduchu. Zařízení tím zabrání tomu, že se smíchají rozličné vůně. Energetická účinnost při provozu s venkovním vzduchem je při tom zaručena následujícími funkcemi:
Klouzavé požadované hodnoty s letní a zimní kompenzací, k udržení pokud možno malého teplotního rozdílu mezi vnitřní a venkovní teplotou, potřebou řízená regulace množství vzduchu pomocí variabilního proudění vzduchu, regulace kvality vzduchu prostřednictvím přeregulování otáček ventilátorů a komfortní provoz nebo rozsah s nulovou spotřebou energie. Během 15 minutových přestávek nebo promítání regulérních filmů bude zařízení regulováno v provozu směšování vzduchu. Dodatečné úspory energie při tom vyplývají: z menšího podílu venkovního vzduchu, ze změny sekvence klapek směšování vzduchu podle venkovní teploty a teploty místnosti jakož i z regulace kvality vzduchu přeregulováním klapek směšování vzduchu a otáček ventilátorů. Ke zvýšení energetické účinnosti a bezpečnosti jsou v nočním provozu aktivní následující funkce: Kontrola minimální teploty místnosti v zimě, kontrola maximální teploty místnosti v létě jakož i volné noční chlazení. Energetická bilance podle obsazení s konvenční regulační technikou pro 4D kino je zobrazena v tabulce 1: Spotřebitel energie Provozní hodiny Topný výkon [kw] Chladicí výkon [kw] Přiváděný vzduch [kw] Odváděný vzduch [kw] Objemový proud [m 3 /h] Spotřeba energie/rok Max. dimenzování 240 122 30 7,5 27.500 Provozní režimy 4-D provoz Tabulka 1: Energetická bilance s konvenční regulační technikou 4-D přestávky/ kino Dny /rok Energie [kwh/ rok] 4,75 [h/den] 61% 1 73% 1 82% 1 82% 1 15.098 8,75 [h/den] 43% 1 49% 1 64% 1 64% 1 11.743 120 100 191.052 94.591 77.900 19.475 Součet vytápění, chlazení a elektrotechnika Cena [ / kwh] 0,059 2 Celkově [ / rok] 11.311 12.725 10.480 2620 37.135 1 průměrná procentuální střední hodnota regulačních signálů z max. dimenzování ve sloupci 2 pro tento provozní režim 2 /kwh plyn 3 /kwh elektrická energie
Použitím regulační techniky CentraLine lze průměrný objemový proud při dodržení komfortu a kvality vzduchu redukovat o 22%. Největší podíl na úspoře má potřebou řízená regulace množství vzduchu pomocí variabilního proudění vzduchu a regulace kvality vzduchu, která podle potřeby přereguluje podíl venkovního vzduchu a proud vzduchu1. Regulace kvality vzduchu pomocí čidla směšovaného plynu zaručuje, že maximální objemový proud bude variabilně najížděn podle obsazení kina. Čím lepší je kvalita vzduchu, tím méně čerstvého vzduchu se musí přivádět a spotřebuje se o to méně topné a chladicí energie. Regulační signál pro měniče kmitočtu, které řídí foukací a sací ventilátory, je maximální signál z regulace teploty a regulace kvality vzduchu 2. V rozsahu s nulovou spotřebou energie budou ventilátory provozovány s minimálními otáčkami. Čím větší je regulační odchylka teploty místnosti, tím vyšší jsou otáčky ventilátoru. Při maximální přípustné regulační odchylce jsou otáčky ventilátoru 100% a transportují tím do kinosálu maximální objemový proud. Tento případ nastane jenom při maximálním obsazení a při maximálních teplotních rozdílech mezi vzduchem v místnosti a venkovním vzduchem. Stoupá-li objemový proud přímo úměrně s otáčkami ventilátoru, roste spotřeba elektrické energie s třetí mocninou otáček 3. Energetická bilance s regulační technikou CentraLine je zobrazena v tabulce 2: Spotřebitel energie Provozní hodiny Topný výkon [kw] Chladicí výkon [kw] Přiváděný vzduch [kw] Odváděný vzduch [kw] Objemový proud [m 3 /h] Spotřeba energie/rok Úspora v % Úspora v Tabulka 2: Energetická bilance s regulační technikou CentraLine 1, 2, 3 jako v tabulce 1 Max. dimenzování 240 122 30 7,5 27.500 Provozní režimy 4D provoz 4,75 [h/den] 4D přestávky/ kino 8,75 [h/den] 50% 1 35% 1 60% 1 40% 1 45% 1 45% 1 12375 35% 1 35% 1 9625 Dny /rok 120 100 Energie [kwh/ rok] 156.600 77.534 42.900 10.725 Součet vytápění, chlazení a elektrotechnika Cena [ / kwh] Celkově [ / rok] 0,059 2 9271 0,1345 2 10428 5770 1443 26912 27% 10224 1 Hannes Lütz: Energetická účinnost pomocí nových plánovacích směrnic na základě normy DIN EN 13779 pro větrací a klimatizační zařízení 2 Hannes Lütz: Energetická účinnost prostřednictvím lepší regulace kvality vzduchu ve větracích a klimatizačních zařízeních 3 Tomi Ristimäki: Energetická účinnost prostřednictvím otáčkově regulovaných pohonů s měniči kmitočtu
Tabulka 2 ukazuje snížení spotřeb topné a chladicí energie proporcionálně ke sníženému, průměrnému objemovému proudu, zatímco spotřeba elektrické energie pro ventilátory klesá s třetí mocninou. Celková spotřeba energie se nepoměrně sníží o 27%. Při použití měničů kmitočtu CentraLine obdrží zákazník softwarový program, se kterým si podle vytížení může sám spočítat spotřebu elektrické energie. Při tom je patrné, že náklady na spotřebu energie pro ventilátory činí za celý životní cyklus více než 90%, zatímco pořizovací náklady a náklady na údržbu se odrazí v rozpočtu jenom s 10% 4. Komfort Ke zvýšení komfortu má zařízení přestavitelné výstupy vzduchu. Tyto výstupy vzduchu jsou namontované na stropě a řídí vzduch v topném provozu přímo dolů, směrem k divákům. Aby se během provozu chlazení zabránilo pocitu průvanu, budou v tomto případě výstupy vzduchu nasměrovány do stran. Tím se studený vzduch fouká ve směru obvodových stěn. Odváděný vzduch se bude odsávat velkoplošnými, cca 1 metr vysokými, děrovanými větracími plechy ve spodní části obvodových stěn. Tím není v celém hledišti patrný žádný průvan. Je úplně jedno při jakém počasí, návštěvník filmového představení očekává v sále příjemnou teplotu a to na každém ze 448 míst k sedění. Bezpečnost Pro bezpečnost diváků je v sále namontováno šest protipožárních klapek se signálním kontaktem. V případě požáru obdrží vlastní parkový hasičský sbor okamžitě alarmové hlášení a kouř se odsaje kouřovým ventilátorem. Pravidelná údržba K zaručení bezvadného a energeticky účinného provozu je zařízení každoročně udržováno partnerem CentraLine. Tato údržba umožňuje udržování optimálních parametrů zařízení. V zimní přestávce se podle kontrolního seznamu údržby provedou všechny práce. Nejdůležitější bezpečnostně relevantní údržbářské práce při tom jsou: Kontrola ohřívače vzduchu a přímého výparníku, funkční kontrola bezpečnostního hlídače teploty a omezovače teploty přímo vytápěného ohřívače vzduchu, kontrola hlídače proudění vzduchu, výměna klínových řemenů a vyčistění filtrů. 4 Tomi Ristimäki: Energetická účinnost prostřednictvím otáčkově regulovaných pohonů s měniči kmitočtu
Při údržbě partner CentraLine zkontroluje a optimalizuje regulaci. Analyzuje přitom naměřené hodnoty a porovná je s hodnotami předcházejícího roku. Lze z toho vyvodit úsporná opatření. Zásluhou těchto údržbářských opatření ještě nikdy nedošlo, od otevření kina v dubnu 2004, k poruše zařízení. Obrázek 5: Partner CentraLine Marko Debacher se stará o pravidelnou údržbu Shrnutí 4D kino odráží způsob myšlení Europa-parku s ohledem na energetickou účinnost. Techničtí zaměstnanci jsou v areálu parku jako energetičtí detektivové stále pátrající po možnostech snížit spotřebu energie více než 100 atrakcí. Regulační koncept CentraLine, který řídí větrací zařízení 4D kina podle potřeby, k tomu významně přispívá. Všechny regulační funkce vycházejí z desetiletých zkušeností a byly v průběhu let kontinuálně zlepšovány. K vyčerpání všech potenciálů úspor, provedl partner CentraLine nejdříve sladění zařízení přímo na speciální požadavky zábavního parku. Potřebné funkce zařízení při tom mohl jednoduše zvolit v konfiguračním softwaru Coach. Uložené regulační algoritmy jsou již přitom optimalizovány s ohledem na jejich energetickou účinnost. Po uvedení kina v roce 2004 do provozu, zařízení na základě konkrétních naměřených hodnot z parku stále detailněji přizpůsoboval. Celkově se tak mohly docílit vysoké úspory energie. Pro Europa-park to znamená další atrakci, která splňuje vysoké požadavky s ohledem na energetickou účinnost. Zábavní a rodinný park tím přispívá k ochraně životního prostředí a je základem ekonomické efektivnosti podniku.
Obrázek 6: Spolupracovníci Technické kanceláře pan Beil (úplně vlevo) a pan Glaser (druhý zprava) s partnerem CentraLine Marko Debacherem (druhý zleva), autor Edgar Mayer (úplně vpravo) a Bernd Braun, prodejní poradce CentraLine (uprostřed). Zdroje [1] Hannes Lütz: Energetická účinnost pomocí nových plánovacích směrnic na základě normy DIN EN 13779 pro větrací a klimatizační zařízení [2] Hannes Lütz: Energetická účinnost prostřednictvím lepší regulace kvality vzduchu ve větracích a klimatizačních zařízeních [3] Tomi Ristimäki: Energetická účinnost prostřednictvím otáčkově regulovaných pohonů s měniči Autor: Edgar Mayer Product Manager CentraLine c/o Honeywell GmbH Více detailů a další články naleznete na domovských stránkách CentraLine City, sekce Energy Efficiency, případně nás přímo kontaktujte. www.centraline.com CentraLine Honeywell spol. s.r.o. V Parku 2326/18 148 00 Praha 4, Česká Republika Tel +42 (0) 242 442 111 CentraLine Honeywell s.r.o. Mlynské nivy 71 P.O.BOX 75 820 07 Bratislava 27, Slovensko